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塑料材料基础简明手册
(未定稿)
目的:简要介绍现有常用工程塑料的名称、特性、价格、生产厂家等内容,为塑料材料的选用提供指导和帮助。
一、塑料的定义
1、塑料是指以树脂(或在加工过程中用单体直接聚合)为主要成分,以增塑剂、填充剂、润滑剂,着色剂等添加剂为辅助成分,在加工过程中能流动成型的材料。
“树脂”(shùzhī)的英文是resin,指半固态、固态或假固态的无定形有机物质,一般是高分子物质,透明或半透明。“酯”(zhǐ)的英文是ester,为酸分子中能电离的氢原子被烃基取代而成的化合物。
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我们经常听到“高分子”、“大分子”、“聚合物”、“高聚物”这样的称谓,觉得神秘得不得了。
为了正确理解,我们要明白以下几点: 首先,它们这几个名词是可以互相通用的,我们一概称之“高分子”就可以了! 其次,高分子是有机化合物。有机化合物的特点是含有碳原子。碳原子与碳原子之间,碳原子与氢、氧、氮、氯等原子之间能形成稳定的共价键。由于碳原子是4 价,所以可以形成为数众多的、结构不同的有机化合物,已知的有机化合物的总数已经接近千万。
第一,高分子的分子量非常高!
高分子之所以称为高分子,就是因为其分子量高,至少在1万以上,高的可达几百万以至上千万。对比:低分子,例如水(H2O)、乙烷(CH3CH3)、二氧化碳(CO2),分子量分别只有18、30、44。
第二,高分子的性质千变万化!
分子量高所带来的性质上的变化,主要是使高分子化合物具有一定的机械强度。这样,高分子化合物就不同于一般有机化合物,而可以作为材料使用。
人们还可以根据高分子的结构特征,利用各种手段,改变这些结构,以制造出所需性能的产品;还可以引入具有功能性的基团,制出有功能的材料。
第三,高分子的产量非常巨大!
高分子材料有三大家族,塑料、合成纤维和合成橡胶(它们在未加工前也称为树脂)。高分子的产量非常巨大在全世界塑料的通用品种中,聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯四大品种的总产量在亿吨以上。
2、塑料主要有以下特性:①大多数塑料质轻,化学稳定性好,不会锈蚀;②耐冲击性好;③具有较好的透明性和耐磨耗性;④绝缘性好,导热性低;⑤一般成型性、着色性好,加工成本低;⑥大部分塑料耐热性差,热膨胀率大,易燃烧;⑦尺寸稳定性差,容易变形;⑧多数塑料耐低温性差,低温下变脆;⑨容易老化;⑩某些塑料易溶于溶剂。
二、塑料的分类
按使用特性、理化特性、加工方法三种方式分类。
一、按使用特性分类:
根据名种塑料不同的使用特性,通常将塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种类型。
①通用塑料
通用塑料:通用塑料指的是力学性能和耐热性能较低不能作为结构材料但量大面广的塑料。
五大通用塑料:聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、聚氯乙烯PVC、ABS
②工程塑料
工程塑料指的是可作为结构材料的塑料。一般脂类能承受一定外力作用,具有良好的机械性能和耐高、低温性能,尺寸稳定性较好,可以用作工程结构它与通用塑料并没有明显的界线,其主要品种有聚酰胺PA、聚甲醛POM、聚碳酸酯PC、聚苯醚PPO、热塑性聚酯TPES、热塑性的聚氨酯TPUR、聚砜PSU、聚芳砜PPSU、聚苯硫醚PPS及其他芳杂环聚合物等。也有人将氟树脂、超高分子量聚乙烯和所有热塑性的增强塑料,以及其它以此为基础的高分子共混物和改性的材料包括在内。
五大工程塑料
聚酰胺PA、聚甲醛POM、聚碳酸酯PC、聚苯醚PPO、热塑性聚酯TPES。
工程塑料的特性
①密度小,一般为钢铁的1/4,铜的 1/9~1/5,铝的1/2。这对于全面减轻车辆、飞行器的重量有特殊意义。
②比强度高,用玻璃纤维增强的工程塑料,其抗张强度与质量之比达1700~4000,而钢材仅为1600左右。
③化学稳定性好,对酸、碱以及一般有机溶剂均有良好耐腐蚀性。
④电绝缘性优良。
⑤耐磨,具自润滑性,可减低摩擦系数。
⑥耐热性和尺寸稳定性高。
⑦抗冲击、抗疲劳性能优良。
在工程塑料中又将其分为通用工程塑料和特种工程塑料两大类。
通用工程塑料包括:聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、热塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。
特种工程塑料又有交联型的非交联型之分。交联型的有:聚氨基双马来酰胺、聚三嗪、交联聚酰亚胺、耐热环氧树指等。非交联型的有:聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)等。
③特种塑料
一般是指具有特种功能,可用于航空、航天等特殊应用领域的塑料。如氟塑料和有机硅,具有突出的耐高温、自润滑等特殊功用。增强塑料和泡沫塑料具有高强度、高缓冲性等特殊性能,这些塑料都属于特种塑料的范畴。
:增强塑料原料在外形上可分为粒状(如钙塑增强塑料)、纤维